2.3 RecurDyn软件介绍

2.3.1 RecurDyn软件简介

RecurDyn（Recursive Dynamic）是由韩国FunctionBay公司开发出的新一代多体系统动力学仿真软件，它采用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法，非常适合于求解大规模的多体系统动力学问题及复杂接触的多体系统动力学问题。FunctionBay成立于1997年，目前技术研究总部设置于韩国汉城，RecurDyn是世界各地一流专家共同研发的多刚体动力学的计算核心，有全球7所大学共10个研究试验室共同参加，全球设分公司的区域有日本、韩国、美国、中国、德国、印度等。

鉴于RecurDyn的强大求解功能，使得大规模、高复杂度、多碰撞等系统的建模求解成为可能，软件在航空、航天、军事车辆、军事装备、工程机械、电器设备、娱乐设备、汽车卡车、铁道、船舶机械及其他通用机械等行业都得到了应用，具体应用如下：

● 轮履式车辆动力学；

● 电器设备、洗衣机振动分析；

● 高压/低压电器开关；

● 电动机/风扇动平衡分析；

● 磁盘/光盘驱动机构；

● 压缩机动力学分析；

● 推土机、挖掘机、压路机等动力学行为预测；

● 零部件和发动机载荷预测与尺寸设计；

● 电动机及其他驱动装置功率预测；

● 振动机冲击效应；

● 传送机械、打印、复印、传真机传送效率；

● 打印、复印、传真机卡纸预测与改进；

● 包装机械运动学与动力学模拟。

2.3.2 RecurDyn的产品模块

RecurDyn的产品线分为三类：核心产品，多学科解决方案产品，接口模块和面向行业的专业产品。

核心产品RecurDyn/Professional是RecurDyn的基础模块，包括前后处理器Modeler、求解器Solver及二次开发平台ProcessNet。

多学科解决方案产品提供了可以解决柔性体接触及大变形的有限元柔体技术Fflex，以及基于模态柔性技术的Rflex分析模块，接口模块包含与控制软件、液压软件的接口及与各种CAD软件的接口。

面向行业的专业产品是专门为履带车辆、媒体传送、汽车、发动机等行业开发的分析工具，专业产品模块提供模板化、参数化的一体化建模，使用专业化模块，可以很方便地建立系统级别的模型。

1.核心产品

1）前后处理模块

该模块是RecurDyn前后处理的可视化环境，可建立机械系统的虚拟数字化样机模型，定义运动部件和约束关系，施加外力或强制运动，构建机械系统的仿真模型，进行运动学、动力学、静平衡、特征值等的分析。

RecurDyn前处理模块支持二维（2D）、三维（3D）模型建立，可读取各种CAD格式的模型文件，如Parasolid、IGES、STEP、ACIS、SHL等格式的几何模型文件，可调式的彩色显示功能显示系统/子系统结构，具有子系统模块化功能，提供图层结构管理，支持模型参数化。

RecurDyn后处理器支持图表、动画显示结果，提供各种数学计算工具及多种信号处理技术，如曲线编辑器，数据过滤器，傅里叶变换，多视窗分割显示，可输入外部数据文件。

RecurDyn的用户界面如图2.5所示。

2）Solver求解器

Solver是RecurDyn的解算器，是产品的核心部分，功能包括运动学、静力学、非线性动力学求解，具有多种数值积分器：DDASSL/IMGALPHA/TRKALPHA/HYBRID，针对各种数值问题实现高效求解。RecurDyn解算器的特点如下：

● 支持用户自定义子程序；

● 可执行后台运算方式；

● 提供完整的二维/三维接触力分析，提供Primitive、Surface及Solid三种方式的接触定义；

● 系统级特征模态的计算；

● 线性化系统状态矩阵。

3）二次开发平台ProcessNet

RecurDyn/ProcessNet是RecurDyn专门为客户提供的开发平台，基于集成在RecurDyn中微软的.net平台，客户可以使用VB，VC及C#等通用语言进行开发。由于使用的是微软的平台，客户可以非常容易地进行开发，把建模过程，仿真分析流程，客户的经验，以及行业标准等都集成到软件中去，这样可以大大提高仿真效率并积累行业经验。

2.多学科解决方案产品RecurDyn/Interdisciplinary和接口模块RecurDyn/Communicator

（1）模态柔体分析模块（RecurDyn/R-Flex）。

（2）有限元柔体分析模块（RecurDyn/F-Flex）。采用MFBD技术的F-Flex可以直接导入有限元模型，如Nastran的BDF输入文档，直接在RecurDyn界面中对网格节点施加边界条件，对网格进行操作并进行相应仿真。F-Flex不受模态缩减法只适用于小变形、在线性范围内求解的限制，特别适用于大变形及刚体和柔性体、柔性体和柔性体之间的接触计算，而且可以直接显示应力、应变等的分布。支持NX Nastran/MSC Nastran（.BDF, .DAT），ANSYS （.CDB, .INP）等软件生成的有限元模型信息。

（3）控制、液压系统联合分析接口模块（RecurDyn/Control & Hydraulic）。该模块将机械系统模型和控制、液压系统模型有机地结合起来，进行机械系统和控制、液压的联合设计。可与控制软件（如MATLAB/Simulink）及专业的液压软件（如AMESim、HyPneu）集成，进行复杂机械系统仿真。

（4）RecurDyn/Communicators提供各种与CAD软件的双向数据接口，支持的几何模型传递接口标准有STEP、IGES、ACIS及与CATIA的直接读写接口等。另外Communicators还提供有限元接口模块Meshlnterface，方便与有限元前处理软件（Femap）等的数据传输。

3.专业产品模块

1）Track-HM，高速运动履带系统仿真工具包

Track-HM是专为坦克装甲等车辆设计的专业化的高机动履带系统工具包，具有丰富的履带系统组件，可参数化地调节各部件的几何形状。装配自动化，自动定义履带各部件之间的接触，有丰富的路面供选择，如图2.6所示为高速履带车辆模型。

2）Track-LM，低速运动履带系统仿真工具包

Track-HM是专为履带式工程车辆设计的低机动履带系统工具包，参数化的部件模型，轻松完成整个履带系统的装配，自动定义履带各部件之间的接触，提供丰富的路面供选择。

3）链条工具包（Chain）

链条工具包可轻松实现链条的装配，只要单击连接的部件，即可完成链条的装配过程，包括接触参数、衬套特性、链节数、链节形状及接触力输出等链条系统的全部装配信息。

4）皮带滑轮工具包（Belt-Pulley）

皮带滑轮工具包是由模块化的皮带和皮带轮所构成，工程师可轻松地设计和分析整个皮带滑轮系统。皮带滑轮工具包拥有皮带滑轮几何形状生成器，可生成各种类型的皮带与滑轮。在应用时只需选择所需的皮带滑轮类型，单击部件就可完成整个皮带系统的装配，自动定义皮带与滑轮之间的接触作用力，RecurDyn可以精确地给出系统在运动过程中的动态特性，从而改进和完善系统设计。典型的应用包括无级变速系统CVT（转子，法兰，V形带轮和V形皮带），正时皮带机构（转子，正时皮带轮和正时皮带）等。

5）齿轮工具包（Gear）

齿轮工具包提供完整的齿轮建模、分析功能，能够自动生成齿轮的几何体并自动定义接触关系。齿轮的种类包含Spur、Helical、Scissors等。齿轮工具包也可以和发动机等模块一起进行整体分析。

6）发动机模块（RecurDyn / Integrated Engine）

RecurDyn发动机模块由FunctionBay公司和日本YAMAHA、德国BMW、Porsche等厂商共同合作开发，广泛应用于各大汽车厂商。发动机模块提供了创建详细的发动机虚拟样机的功能，为发动机的运动学、动力学性能的仿真提供了一系列的专用模块。发动机模块可以建立包括正时链/带、配气机构、附件驱动系统、曲柄连杆活塞系统、齿轮、轴承等在内的详细的发动机模型，可以全面了解发动机整机动态响应、子系统/部件（刚性体或柔性体）的运动、载荷、振动/噪声、耐久性等性能。

7）轴承（Bearing）

轴承是机构中一种常见的连接支承，RecurDyn轴承可供选择的类型包括圆柱滚子轴承、球轴承和流体润滑轴承，轴承载荷的计算是动力学分析中一项非常重要的内容，支承结构形式是否合理，对部件的工作精度、传动效率、寿命、成本、装调等都有很大的影响，采用轴承工具包可以方便地进行上述问题的分析。

8）汽车轮胎特性产品（Tire）

汽车轮胎特性产品提供了一系列方法用于仿真车辆在驱动、转向和制动过程中轮胎所形成的力和力矩，用户可以根据产品设计和试验的要求旋转轮胎模型进行操作稳定或耐久性研究，RecurDyn提供各种研究车辆动力学行为的轮胎及接口模块，包含Fiala/UA / MF /SWFIT / Soil / FTire及用户自定义模型等。

2.3.3 RecurDyn软件的特点

RecurDyn软件的主要特点如下：

● 强大的接触模拟（包括三维的面—面接触）；

● 领先的柔性体动力学分析、自动建模的专业化工具包；

● 丰富的软件接口，包括CAD-Parasolid、Unigraphics、SolidWorks、SolideEdge、Pro/ENGINEER、FEA-MSC/NASTRAN、ANSYS、I-DEAS、MATLAB/Simulink、ADAMS等；

● 使用相对坐标系，完全递归式方程结构；

● 数值运算器DDASSL/IMGALPHA；

● 数值阻尼可适应性自动化；

● 可进行批处理运算；

● 可调整CPU的优先使用权，加速分析执行。